本發(fā)明涉及溢油吸附功能材料，尤其涉及一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著北極冰蓋加速消融及航道資源開發(fā)活動(dòng)的激增，極地溢油風(fēng)險(xiǎn)顯著上升。傳統(tǒng)溢油吸附材料在極端低溫、冰水交混及高動(dòng)態(tài)海況下暴露出吸附效率低、油水選擇性差、機(jī)械穩(wěn)定性不足等缺陷。物理吸附法雖環(huán)境友好，但常規(guī)吸油氈(如聚丙烯纖維基)因疏水性不足、低溫適應(yīng)性差及不可重復(fù)利用等問題，難以滿足極地溢油處理需求。尤其當(dāng)溢油在低溫下呈現(xiàn)高粘度、低流動(dòng)性時(shí)，現(xiàn)有材料難以高效吸附并分離油相，且易受浮冰剪切作用發(fā)生結(jié)構(gòu)破損。
2、天然苧麻纖維雖具備高韌性、可降解性及低成本優(yōu)勢(shì)，但其表面富含羥基等親水基團(tuán)，導(dǎo)致固有接觸角不足90°，在復(fù)雜水環(huán)境中易優(yōu)先吸附水分，嚴(yán)重削弱油相吸附容量。現(xiàn)有改性手段(如硅烷偶聯(lián)劑處理)雖可提升疏水性，但難以同步賦予材料低溫自激活功能以應(yīng)對(duì)高粘度溢油。此外，極地光照條件波動(dòng)及供電限制使得單一光熱或焦耳加熱材料難以實(shí)現(xiàn)全天候穩(wěn)定控溫，制約吸附動(dòng)力學(xué)性能。
3、近年來，復(fù)合型自加熱吸油材料通過光熱-電熱協(xié)同效應(yīng)展現(xiàn)出低溫適應(yīng)性，但其制備工藝復(fù)雜、成本高昂且機(jī)械柔韌性不足，無(wú)法耐受冰區(qū)機(jī)械沖擊。因此，亟需開發(fā)一種兼具超疏水界面、高光熱轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定焦耳加熱特性及優(yōu)異機(jī)械耐受性的天然纖維基吸附材料，以適配極地極端環(huán)境下的高效溢油治理需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，對(duì)苧麻天然纖維進(jìn)行編織和改性，形成一種抗撕裂性能強(qiáng)，具備自加熱特性的溢油吸附材料，實(shí)現(xiàn)在低溫、寒冷的海洋環(huán)境中高粘度、低流動(dòng)性和高附著力溢油的有效吸附。
2、一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，包含以下步驟：
3、s1：苧麻氈編織，將苧麻纖維編織成苧麻氈；
4、s2：氧化石墨烯負(fù)載，將所述苧麻氈置于氧化石墨烯懸浮液中浸漬并干燥后，在抗壞血酸溶液中進(jìn)行水熱還原處理，得自加熱苧麻氈；
5、s3：二氧化硅負(fù)載，在所述自加熱苧麻氈上負(fù)載二氧化硅得超疏水自加熱苧麻氈。
6、進(jìn)一步地，步驟s1中所述的苧麻纖維為由生苧麻經(jīng)脫膠和經(jīng)活化處理后制成。
7、進(jìn)一步地，所述脫膠方法為將生苧麻置于氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中，90～150℃進(jìn)行水熱反應(yīng)2～4h，固液分離得到脫膠苧麻。
8、進(jìn)一步地，所述生苧麻與所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中的質(zhì)量比為1:10～30，所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中所述氯化膽堿和所述尿素的摩爾比為1:2～4。
9、進(jìn)一步地，所述活化條件為將所述脫膠苧麻置于質(zhì)量濃度為0.5～5％的氫氧化鈉溶液中在50～80℃條件下加熱5～10h，所述脫膠苧麻在所述堿液的質(zhì)量比為1～15:100。
10、進(jìn)一步地，步驟s1中所述苧麻纖維的直徑為0.5～2mm。
11、進(jìn)一步地，步驟s2中所述氧化石墨烯懸浮液的制備方法：將氧化石墨烯干燥獲得氧化石墨烯干粉，所述干燥溫度為60～80℃，干燥時(shí)間為4～8h；將所述氧化石墨烯干粉與去離子水混合并超聲處理1～5h得到均勻的分散體，即為氧化石墨烯懸浮液，所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為1～8mg/ml。
12、進(jìn)一步地，步驟s2中所述氧化石墨烯負(fù)載方法的反應(yīng)條件如下：所述苧麻氈在所述氧化石墨烯懸浮液中浸漬時(shí)間為1～4h。
13、進(jìn)一步地，步驟s2中所述抗壞血酸與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為3～5:1，所述水熱還原處理方法為在90～120℃處理4～8h。
14、進(jìn)一步地，步驟s3中所述負(fù)載二氧化硅的方式為均勻涂灑二氧化硅的無(wú)水乙醇混懸液后進(jìn)行干燥處理，所述二氧化硅在所述無(wú)水乙醇中的質(zhì)量濃度為5～20％。
15、本發(fā)明具有以下有益效果：
16、一、本發(fā)明選用苧麻作為溢油吸附材料，苧麻因其天然纖維具有卓越的韌性，在經(jīng)過編織后進(jìn)一步增強(qiáng)了其抗撕裂性能，在高海況條件下能夠抵御外力而不易斷裂，在惡劣海洋環(huán)境中能夠保持結(jié)構(gòu)完整性，確保長(zhǎng)時(shí)間、高效的溢油吸附操作。
17、二、本發(fā)明將氧化石墨烯和二氧化硅負(fù)載于苧麻氈上，提升了其疏水性能，苧麻氈會(huì)主動(dòng)趨向水面上的油，并在較短時(shí)間內(nèi)將油吸附到內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)高效吸附。同時(shí)，由于其優(yōu)異的疏水性能，能夠?qū)τ诒砻娴奈酃笇?shí)現(xiàn)自清潔，減少維護(hù)成本并延長(zhǎng)材料的使用壽命。
18、三、本發(fā)明制備的苧麻氈具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，隨著光強(qiáng)的增加，表面溫度快速提升，同時(shí)在低溫情況下有光照條件的吸油效率較無(wú)光照時(shí)提高了近80％。這一特性能有效滿足低溫溢油的吸附要求，顯著提升了在寒冷環(huán)境或低溫海域中的溢油處理效率。
19、四、本發(fā)明制備的苧麻氈具有優(yōu)異的焦耳加熱性能，顯著提升了材料的吸油效率和飽和吸油量。當(dāng)電流通過苧麻氈時(shí)，焦耳熱效應(yīng)使其迅速升溫至170℃以上，促使吸附的油類物質(zhì)快速吸附，在低溫情況下有附加20v電壓較無(wú)附加電壓的吸油效率提高了66.52％。這一特性有效滿足低溫溢油的吸附要求，彌補(bǔ)了在光照條件自加熱性能差的不足，提升了惡劣溢油條件下的溢油吸附效率和環(huán)境適應(yīng)性。
20、五、本發(fā)明制備的苧麻氈具有疏水性能和光熱性能，顯著提升了其在低溫環(huán)境下的抗冰效果與吸油效率。疏水表面(接觸角>150°)有效防止水分子浸潤(rùn)，避免冰層在材料表面形成，確保吸油氈在冰區(qū)環(huán)境中的柔韌性與可操作性。同時(shí)，光熱性能進(jìn)一步抑制冰晶生成并加速吸附油類的流動(dòng)性，提升吸油速率與飽和吸附容量。該設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)吸油材料在冰區(qū)易結(jié)冰、性能下降的問題，顯著延長(zhǎng)了使用壽命，為極地或寒冷海域的油污治理提供了高效、可靠的解決方案。
1.一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述的苧麻纖維為由生苧麻經(jīng)脫膠和經(jīng)活化處理后制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，所述脫膠方法為將生苧麻置于氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中，90～150℃進(jìn)行水熱反應(yīng)2～4h，固液分離得到脫膠苧麻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，所述生苧麻與所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中的質(zhì)量比為1:10～30，所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中所述氯化膽堿和所述尿素的摩爾比為1:2～4。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，所述活化條件為將所述脫膠苧麻置于質(zhì)量濃度為0.5～5％的氫氧化鈉溶液中在50～80℃條件下加熱5～10h，所述脫膠苧麻在所述堿液的質(zhì)量比為1～15:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述苧麻纖維的直徑為0.5～2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述氧化石墨烯懸浮液的制備方法：將氧化石墨烯干燥獲得氧化石墨烯干粉，所述干燥溫度為60～80℃，干燥時(shí)間為4～8h；將所述氧化石墨烯干粉與去離子水混合并超聲處理1～5h得到均勻的分散體，即為氧化石墨烯懸浮液，所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為1～8mg/ml。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述氧化石墨烯負(fù)載方法的反應(yīng)條件如下：所述苧麻氈在所述氧化石墨烯懸浮液中浸漬時(shí)間為1～4h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述抗壞血酸與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為3～5:1，所述水熱還原處理方法為在90～120℃處理4～8h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s3中所述負(fù)載二氧化硅的方式為均勻涂灑二氧化硅的無(wú)水乙醇混懸液后進(jìn)行干燥處理，所述二氧化硅在所述無(wú)水乙醇中的質(zhì)量濃度為5～20％。